属性分析技术在矿山陷落柱识别中的应用

2019-12-27林宁

世界有色金属 2019年19期

林宁

（山东省煤田地质局物探测量队，山东济南 250104）

陷落柱也被叫做岩溶陷落柱，一般情况下是由塌陷和岩溶作用产生的在地下岩层当中贯穿的地质体。这种地质体在石炭一二叠系矿层当中分布非常广泛，是造成矿层透水的一个重要安全隐患，也是在对矿层隐蔽致灾因素进行治理和排查过程中的重点研究对象，三维属性分析技术是对陷落柱等地质异常体进行识别的重要技术和手段。本文重点对陷落柱的物性特征进行分析，并且对比研究如何让陷落柱识别的可靠性和准确性提高。

1 地质概况

我国北方某矿井3号矿层和15号矿层出现了陷落柱发育的情况，主要是含水层的陷落柱，把高压地下水引入到矿井当中，这样不单单会对矿柱的正常生产产生较大的影响，还会造成矿井生产过程中出现安全隐患，将岩溶陷落柱造成的危害排除是当务之急，要对其空间形态和尺寸进行查看。

该井田主要处于丘陵低山地带，对其地势情况进行分析，发现其地形起伏变化相对较为复杂，而且地形西低东高，某些地段产生了非常严重的切割，地表条件较差。

对勘探区主采矿层结构进行分析，发现矿层顶、底板主要为一些粉砂质泥岩；且矿层结构相对较为简单，主采矿层厚度较大。因此矿层和顶、底板的波阻抗差异非常明显，容易对矿层反射波进行识别，区内矿层层数丰富，可以有效的解释断层的落差、性质。

因此，勘探区属性分析地质条件一般。

2 属性解释分析

了解该区以往的地质资料，通过对该区的测井资料进行人工合成记录，并且对参数进行集中调整，以便匹配出较好的效果。在此过程中发现区内主要发育在3号及15号矿层。

T3波主要来自于3号区域，对其波形特征进行分析可以发现，其强相位为有两个，这是对该区域进行连续跟踪过程中的一个重要指标。

T15波主要是15号矿层反射形成的波形，该波稳定、连续，特征较为明显，可以对其进行连续分析和跟踪。

具体分析3号及15号矿层的陷落柱波阻特点可以发现，反射波当中能量变化强弱、位置和陷落柱边界之间具有一定的关联，而且其扭曲起始点连线和陷落柱边界较为接近，另外在反射波的同相轴合并、分叉点，和陷落柱的边界具有较大的关联，而且在叠加时间剖面方面，断点周围很容易产生延迟绕射波。

图1 某矿典型陷落柱响应时间剖面

对相关资料进行分析研究之后，了解资料的运动学特征，这样可以很好的有助于陷落柱的研究。但是因为某些陷落柱规模较小，造成的响应相对较弱，在分析研究的过程中无法有效被识别，所以需要仔细的对动力学特征的属性技术进行分析，进一步挖掘其特征，了解其变化情况。

3 根据相干体属性分析技术进行相应的振动解释

在三维属性分析解释技术当中，相干属性分析技术应用较为广泛。

这种技术能够让相邻勘测道数据的不连续性增强，这样可以对特殊的地质现象进行真实的刻画，以便后期有效对地质构造进行分析和解释。

出现陷落柱后，会导致正常沉积的老岩层出现一定的破坏，而在陷落柱附近的岩层会产生裂隙孔隙发育的情况，由于填充物相对较为复杂而且破碎带和正常的沉积岩层出现了非常明显的不同，最终会产生波阻差异，会导致目的层反射波的波形出现进一步的变化，对其具体分析可以发现变化如下。

图2 某矿3#矿层相干属性几何均值平面图

目的层底的反射波波形出现了明显的压缩或者拉伸。在分析研究的过程中发现压缩和拉伸的程度和填充柱体以及破碎带的物性息息相关。另外，在相位方面会出现一定的差异，产生分叉或者合并以及圈闭等多种情况，这些都和目的层异常区域的反射结构息息相关。在此过程中反射波的能量和目的层异常区域以及正常区域的波阻抗大小息息相关。通过分析原始数据体，利用相关运算的方式可以有效的获得相干数据体，并且依照相应的矿层情况提取几何平均值。通过图表可以发现，深色区域表示该区域矿层的相似度较低，而浅色区域表示该矿层的相似度较高，3号区域矿层相干属性的图形显示深色区域对应构造异常区，在此过程中，可以发现其深色的圈闭状构造当中往往会对应有陷落柱。

依照3号矿层的层位信息以及相干属性值，将3号矿层区域的相关属性集合立体模型建立起来。这样可以更直观的显示出模型当中陷落柱的空间形态，并且与横纵方向的垂直剖面相结合，进一步进行解释。

4 总结和结果

通过此次三维属性勘探可以发现共有34个陷落柱。在此过程中，原有的已发现陷落柱有18个，而剩余的16个为新发现的陷落柱，对这些新发现的陷落柱进行编号如XX1，其中第1个x表示的是新发现，第2个x表示的是陷落柱，依照分类标准的区别，对这些陷落柱进行分类，其中有8个陷落柱的控制度相对较差，而18个陷落柱非常可靠，另有8个陷落柱较为可靠。